Spatial correlations of biphoton states

Nachwuchsgruppe Sondenheimer

Theorie optischer Quanteninformation (TOQI)
Spatial correlations of biphoton states
Foto: René Sondenheimer

Forschungsschwerpunkte

Simulation of resource states

Simulation of resource states

Foto: René Sondenheimer

Protokolle zur Erzeugung von Ressourcenzuständen   

Quantenressourcenzustände wie Schrödinger Cat States und Entangled Coherent States oder Biphoton Zustände sind ein integraler Bestandteil verschiedener Quantentechnologien wie Quantum Computing, Quantum Metrologie, Quantum Imaging und Quantum Sensing. Beispielsweise ermöglichen Cat States in der Metrologie die Präzisionsmessung physikalischer Größen über die klassischen Grenzen hinaus, während sie im Bereich des Quantum Computing zur Quantenfehlerkorrektur genutzt werden können. Entangled Coherent States, bei denen mehrere Lichtmoden miteinander verschränkt sind, erhöhen die Empfindlichkeit von Messinstrumenten, indem sie die Auswirkungen von Quantenrauschen reduzieren. Diese Zustände sind besonders nützlich, da sie es ermöglichen, bisher unsichtbare Details zu erfassen und die Detektion schwacher Signale zu verbessern. In unserer Arbeitsgruppe befassen wir uns mit der Entwicklung von Protokollen zur effizienten Erzeugung solcher Ressourcenzustände sowie der Erforschung von potentiellen Anwendungen.

 

 

Schema Gaussian Boson Sampler

Foto: René Sondenheimer

Quantensimulationen

Im Bereich photonischer Quantensimulationen liegt ein spezieller Fokus unserer Gruppe auf dem Gaussian Boson Sampling. Dieses Verfahren ermöglicht es uns, komplexe Quantensysteme zu simulieren und Phänomene zu untersuchen, die mit klassischen Computern nicht effizient analysierbar sind. Es basiert auf dem Prinzip der Quanteninterferenz von Photonen. Unsere Forschung zielt darauf ab, mithilfe von Gaussian Boson Sampling Einblicke in die Quantenchemie und komplexe Optimierungsprobleme zu gewinnen.

 

Quantenbildgebung

Quantenbildgebung basierend auf "Undetected Photon Schemes" ist eine innovative Technik mit der Bilder von Photonen erzeugt werden können, die nicht mit dem Objekt interagiert haben. Dafür werden korrelierte Photonenpaare genutzt, bei denen nur eines der beiden Photonen mit dem zu untersuchenden Objekt interagiert. Das andere Photon, das nicht mit dem Objekt interagiert hat, wird stattdessen gemessen.  Aufgrund der Korrelation der beiden Photonen kann Information über das Objekt aus den Messungen des undetektierten Photons gewonnen werden. Dies ermöglicht es, Informationen über das Objekt zu erhalten, die mit traditionellen Imaging-Methoden nicht zugänglich wären, wie zum Beispiel die Struktur von lichtempfindlichen Materialien oder biologischen Proben, ohne diese zu beschädigen.

René Sondenheimer, Dr.

Nachwuchsgruppenleiter
Institut für Festkörpertheorie und -optik
René Sondenheimer
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